[发明专利]用于医疗装置的形状感测系统和方法

说明书

用于医疗装置的形状感测系统和方法。形状感测系统可以包括医疗装置、光学询问器、控制台和显示屏。医疗装置可以包括集成的光纤管心针，该集成的光纤管心针沿着其至少远端部分具有光纤布拉格光栅(“FBG”)传感器。光学询问器可以被配置为将输入光学信号发送入光纤管心针并且由其接收FBG传感器反射的光学信号。控制台可以被配置为将反射的光学信号转换为可绘图的数据，以在显示屏上显示其曲线图。曲线图可以包括在光纤管心针的远端部分中选择的FBG传感器中的每个FBG传感器的曲率对时间的曲线图，用于当医疗装置的尖端被推进入患者的上腔静脉时，标识光纤管心针的应变的显著变化。

优先权

本申请要求2019年8月12日提交的美国临时申请号62/885,702的优先权权益，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本申请设计医疗器械，更具体地涉及用于医疗装置的形状感测系统和方法。

背景技术

有时，外周插入(peripherally inserted)的中心导管(“PICC”)或中心静脉导管(“CVC”)的尖端可能移动，而从患者的上腔静脉(“SVC”)中的理想位置移位。认为此类PICC或CVC已经移位的临床医生通常通过胸部X光片检查是否移位，并且在必要时使PICC或CVC复位(replace)。然而，X光片使患者暴露于电离辐射。因此，需要临床医生容易且安全地检查PICC和CVC是否位移，以在必要时进行复位。

本文公开了解决上述问题的用于医疗装置的形状感测系统和方法。

发明内容

本文公开了一种用于医疗装置的形状感测系统，其在一些实施方案中包括医疗装置、光学询问器(interrogator)、控制台和显示屏。医疗装置包括包含光纤的实施主体(body of implementation)，其中光纤由沿着光纤的至少远端部分的多个光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating，“FBG”)传感器构成。如将在贯穿本公开文本主要讨论的，实施主体的一个实施方案是光纤集成的管心针(stylet)。然而，实施主体的其他实施方案包括但不限于集成的光纤导丝或集成的光纤导管。光学询问器被配置为将输入光学信号发送入光纤管心针并且从光纤管心针接收FBG传感器反射的光学信号。控制台包括存储器和一个或多个处理器，该一个或多个处理器配置为借助多种光学信号转换器逻辑(其可以包括一种或多种算法)将来自光纤管心针的FBG传感器反射的光学信号转换为可绘图的(plottable)数据。显示屏被配置为显示可绘图的数据的多个曲线图的任何曲线图。多个曲线图至少包括在光纤管心针的远端部分中的选择的FBG传感器中的每个FBG传感器的曲率对时间的曲线图，用于在医疗装置的尖端被推进入患者的SVC的时刻，标识光纤管心针的应变的显著变化。

在一些实施方案中，形状感测系统进一步包括SVC决定因素(determiner)算法，其配置为在医疗装置的尖端被推进入患者的SVC的时刻，自动确定光纤管心针的应变的显著变化。应变的显著变化是应变的瞬时增加，接着是应变的瞬时减小。

在一些实施方案中，SVC决定因素算法被配置为借助由选择的FBG传感器感测的光纤管心针的应变的周期性变化确认医疗装置的尖端在SVC中。应变的周期性变化是由于SVC内的血流的周期性变化(如患者的心跳一样)。

在一些实施方案中，形状感测系统进一步包括光纤连接器模块，其配置为建立从医疗装置至光纤连接模块的第一光学连接和从光纤连接模块至光学询问器的第二光学连接。第一光学连接是通过无菌盖布(sterile drape)，其中医疗装置在由无菌盖布限定的无菌区域中并且光纤连接器模块在由无菌盖布限定的非无菌区域中。

在一些实施方案中，光纤连接器模块包括选自陀螺仪、加速度计和磁力计的一个或多个传感器。一个或多个传感器被配置为通过一条或多条数据线向控制台提供传感器数据，以通过算法确定使用光纤管心针进行形状感测的参考平面。

在一些实施方案中，光学询问器是集成入控制台的集成的光学询问器。